基于X波段导航雷达海面回波图像预处理的研究

摘要

X波段导航雷达海面回波数据的采集过程中存在着很多实际问题，包括数据中存在噪声，沿某一扫描方向的数据丢失等。这些问题对后期利用数据来反演各种海态参数存在很大影响，直接影响了参数估计的精度。因此，本文针对以上问题进行了对原始数据的预处理研究。
　　 首先，因为X波段雷达回波图像与传统的图像在空间分布上存在很大的不同，所以，根据海面X波段雷达回波图像数据的时空特点，本文提出了一种新的去噪方法。该方法利用线检测对雷达图像中的射线状噪声进行分离，然后针对这种特殊的噪声形式提出一种阈值分割的方法，最后在极坐标下针对噪声点进行插值修复。实验表明，与传统的均值滤波和中值滤波等方法相比，新方法无论在主观视觉还是信噪比方面，都有了一定改进，图像保留了更多的细节信息，具有较好的去噪效果。
　　 然后，本文研究了一种基于多幅图像的数据修复算法。在所掌握的数据比较充分的时候，为了保证所修复数据的精度，在图像修复过程中可以考虑引入时间相关性的影响。本文研究了传统的运动估计方法，采用在小波域运动估计的方法查找在时间序列上的匹配块，并在修复的过程中引入这些查找到的匹配块的影响。实验表明，该方法对原始数据有了很好的逼近，保证了修复后数据的精度。
　　 最后，本文对原始的图像数据进行了几何变换，还原了真实的扫描空间分布，对非整数网格点使用反距离加权法插值，最终完成了图像的可视化。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪 论

1.1课题背景

1.2 X波段雷达回波反演技术研究发展

1.3 WaMos Ⅱ系统简介

1.3.1 WaMoS Ⅱ特点

1.3.2 WaMoS Ⅱ数据输出

1.4本论文研究内容和组织结构

第二章X波段导航雷达基本原理和回波数据分析

2.1 X波段导航雷达的基本原理

2.1.1镜面反射和后向散射

2.1.2 Bragg散射

2.1.3雷达距离分辨率和方位向分辨率

2.2原始雷达回波数据格式

2.3位图文件格式介绍

2.4雷达回波数据的可视化

2.5本章小结

第三章图像去噪方法的研究

3.1图像中的噪声

3.2图像中去噪方法概述

3.3图像的空间域去噪

3.3.1邻域平均法

3.3.2空间域低通滤波法

3.3.3多幅图像平均法

3.3.4中值滤波

3.3.5复合型中值滤波

3.4图像的变换域去噪

3.4.1频率域低通滤波

3.4.2基于小波变换的图像去噪

3.5图像质量评价方法

3.5.1图像的主观评价

3.5.2图像的客观评价

3.6本章小结

第四章基于单幅图像的X波段导航雷达回波数据去噪研究

4.1 X波段导航雷达回波图像噪声分析

4.2雷达图像噪声的识别

4.3反距离加权法(IDW，Inverse Distance Weighted)插值修复

4.4插值方法在本文中的具体应用

4.5实验结果分析

4.6本章小结

第五章基于多幅图像的X波段导航雷达回波数据修复研究

5.1现有的几种图像修复方法介绍

5.1.1视频序列修复技术

5.1.2扩散修复技术

5.1.3匹配修复技术

5.1.4图像分解的修复技术

5.2本文待修复数据介绍

5.3小波基本理论

5.3.1小波及小波变换

5.3.2多分辨分析

5.3.3二维小波变换

5.3.4塔式分解

5.4基于小波域的多分辨率运动估计

5.4.1多分辨率运动模型

5.4.2分级块匹配运动估计

5.4.3小波域中的块匹配运动估计

5.5雷达数据的修复

5.6雷达图像的空间几何变换

5.7本章小结

第六章结论与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢